合成研究表明对所有生命至关重要的化合物可能在生命起源中发挥了作用

伦敦大学学院研究人员领导的一项新研究发现，一种对所有生物至关重要的化合物已在实验室中合成，其条件可能发生在早期地球上，这表明它在生命之初就发挥了作用。

这种化合物泛硫氨酸是辅酶A的活性片段。它对于新陈代谢(维持生命的化学过程)非常重要。早期的研究未能有效合成泛硫氨酸，因此有人认为它在生命起源时并不存在。

在发表在《科学》杂志上的这项新研究中，研究小组利用氰化氢形成的分子在室温下在水中创造了这种化合物，氰化氢在早期地球上可能很丰富。

研究人员表示，一旦形成，就很容易想象泛硫氨酸可能如何帮助化学反应，从简单的蛋白质和RNA分子先驱发展成第一个活生物体——这一时刻被认为发生在40亿年前。

这项研究挑战了该领域一些研究人员的观点，即水对生命的起源具有太大的破坏性，而生命更有可能起源于定期干涸的水池。

驱动产生泛硫氨酸的反应的是一种叫做氨基腈的富含能量的分子，它在化学上与氨基酸密切相关，而氨基酸是蛋白质和生命的组成部分。

由MatthewPowner教授(伦敦大学学院化学)领导的同一团队的成员已经使用由氨基腈驱动的类似化学来演示如何在生命起源时产生其他关键生物成分，包括肽(产生蛋白质的氨基酸链))和核苷酸(RNA和DNA的组成部分)。

该论文的资深作者Powner教授说：“这项新研究进一步证明了生物学的基本结构，即构成生物学的主要分子，倾向于通过腈化学形成。

“使用腈可以轻松地制造不同类别的生物分子，这让我相信，生命并不是由RNA等一种分子产生的，并且在生命开始之前就存在一个‘RNA世界’，而是生物学的基本分子出现​​了。彼此并肩——一个由RNA、蛋白质、酶和辅助因子组成的网络，形成了第一个活的有机体。

“我们未来的工作将着眼于这些分子如何结合在一起，例如泛硫氨酸化学如何与RNA、肽和脂质化学进行对话，以提供单个类别的分子无法单独提供的化学作用。”

已故美国化学家斯坦利·米勒(StanleyMiller)于1995年进行了一项值得注意的早期合成泛硫氨酸的尝试，他在三十年前就开始了生命起源实验领域，利用玻璃管中的四种简单化学物质制造了氨基酸。

然而，在1995年后期的实验中，泛硫乙胺的产率非常低，并且需要极高浓度的化学品，这些化学品必须在加热到100°C之前干燥并密封在密封管中。

该研究的主要作者JasperFairchild博士(伦敦大学学院化学系)在博士期间进行了这项工作，他说：“米勒的研究与我们的研究之间的主要区别在于，米勒试图使用酸性化学，而我们“我们使用腈类化合物。正是腈类带来了能量和选择性。我们的反应只需在水中进行即可产生高产率的泛硫氨酸，而所需的化学物质浓度相对较低。”

波纳教授补充道：“人们一直认为应该用酸来制造这些分子，因为使用酸似乎是生物性的，这就是我们在学校和大学所教授的内容。我们被教导肽是由氨基酸制成的。

“我们的工作表明，这种传统观点忽略了一个基本成分，即形成新键所需的能量。腈的反应看起来有点不同，但最终产物——生物学的基本单位——无论是通过酸还是腈化学形成，都无法区分。”

虽然这篇论文只关注化学反应，但研究小组表示，他们证明的反应可能发生在早期地球的水池或湖泊中(但不太可能发生在海洋中，因为化学物质的浓度可能太高)。稀)。